생명의 정의와 생명 탄생의 조건 | -지금까지의 모든 것은 살아 있지 않은 것이었다. 생명이 무엇인지 명확하게 설명한다는 것은 매우 힘든 일이다. 지구도 코끼리도 움직인다는 것은 같다. 학자들은 생명의 특징을 ⓵첫째 에너지와 물질을 흡수하는 <물질대사>를 하고 ⓶둘째 환경변화에 적응하는 <항상성>이 있으며 ⓷셋째 개체는 죽을지라도 DNA의 복제본을 만들어 생존을 계속하는 <생식>을 하며 ⓸넷째 DNA의 복제오류를 통해 새로운 종을 탄생시키는 <적응>을 하는 것으로 이것이 생물의 다양성을 가지게 된 방식이다. -DNA는 수십억 개의 원자가 들어있는 거대분자로, 2개의 사슬에 사다리의 가로대처럼 서로 연결되어 꼬인 이중나선을 형성하고 있는데, 유전정보는 사다리의 가닥에 있다. -생명은 진화한다. 19세기 초, 찰스 다윈은 <종의 기원>에서 진화론을 발표했다. 품종개량자들은 살찐 양은 번식하도록 하고 야윈 양은 번식하지 못하도록 했다. 자연은 어떤 개체가 번식할 것인지를 선택한다. <자연선택>은 생물 진화의 핵심이다. 결국 환경이 계속 변하기 때문에 진화는 계속되는 과정이다. 진화에 끝은 없다. -무생물은 간단한 분자로 이루어져 있지만, 생물은 정말 색다르고 흥미로우며 정교한 화학작용을 할 수 있는 환경과 조건이 필요하다. ⓵첫째 조건은 <원소>이다. 암석 행성에는 유기체의 생명에 필요한 탄소, 수소, 산소, 질소 등의 다양한 원소가 있다. ⓶둘째 조건은 <에너지>다. 에너지가 너무 많으면 복잡한 분자들이 터져서 손상되고, 너무 적으면 원자들이 결합하는데 필요한 에너지를 사용할 수 없게 된다. 지구의 생물은 태양과 지구의 중심으로부터 적당한 에너지를 얻고 있다. ⓷셋째 조건은 <물>이다. 기체상태는 빠르게 움직여서 한 줄로 서는 것이 매우 힘들고, 고체상태는 원자들이 조직 속에 갇혀서 거의 움직일 수 없게 된다. 그러나 액체상태에서는 서로 움직이면서 온갖 복잡한 형태로 쉽게 얽히게 될 수 있다. |
생물 탄생의 과정 6단계 | -초기 지구는 정교한 화학작용을 할 수 있는 완벽한 환경을 가졌는데, 그 장소는 심해열수배출구였다. 이곳에는 맨틀에서 새어 나오는 많은 화학 원소들이 있고, 많은 에너지가 있어서 유기분자가 만들어질 수 있었다. 유기분자란 모든 단백질의 기본이 되는 아미노산 혹은 DNA의 기본이 되는 핵산과 같이 10개, 20개, 30개의 원자로 이루어진 분자이다. 이러한 유기분자들은 서로 결합하여 세포막을 가진 세포를 만들었고, 그 가운데에 DNA가 자리를 잡게 했다. -기초 세포에 유기분자들이 나타난 이후, 생명은 다음의 6단계를 통해 변화하고 다양하게 되었다고 한다. ⓵첫째 단계는 약 35억년 전, 광합성을 하는 <원핵생물>의 등장이다. 원핵생물은 심해의 대규모 열수구에서 진화한 것이다. 어떤 세포들은 바다 표면을 떠돌아다니다가 태양에너지를 이용하는 광합성을 했다. 산소는 광합성의 부산물이다. 광합성을 하는 엄청난 수의 원핵생물들이 지구를 이산화탄소가 풍부한 행성에서 산소가 풍부한 행성으로 바꾸어놓았다. ⓶둘째 단계는 약 25억년 전, 최초의 <진핵생물>의 등장이다. 진핵생물은 산소가 풍부한 지구 환경 속에서 번성한 반면, 대신 많은 원핵생물은 사라져갔다. ⓷셋째 단계는 약 10억년 전, 최초의 <다세포 유기체>의 출현이다. 진핵생물은 결합하여 더욱더 복잡한 생물형태를 만들어내면서 DNA를 공유했고 항상성이라는 생명의 주요한 생존 특징을 발전시켰다. ⓸넷째 단계는 <뇌의 발달>이다. 유기체 내부의 모든 활동을 조율하는 신경세포가 머리에 모여들기 시작, 초기 두뇌를 형성하고 사고(의식)할 수 있게 되었다. ⓹다섯 번째 단계는 4억 7000만년 전, 다세포 유기체가 <바다에서 육지로> 올라온 것이다. 피부를 발전시키고 호홉방법을 고안하는 등의 도전이 있었다. ⓺여섯 번째 단계는 우리들의 조상인 <포유류>의 등장이다. 최초의 육지 동물은 부레가 폐로 변형되어 공기호홉을 하는 물고기와 같았을 것이다. 그 후 양서류와 같은 육상동물로 진화하고, 이어 악어 혹은 공룡과 같은 파충류가 출현했으며, 이후 2억 5000만년 전쯤에는, 일종의 파충류로부터 포유류가 출현하여 등뼈의 발전과 사고하는 능력, 혹은 가족의 개념이 생겼을 것이다. -우리 인간은 지구 표면의 창조물이다. 물속에 있으면 익사할 것이고, 10km 상공이면 얼어 죽거나 질식할 것이다. 오늘날 대부분의 생물은 지표면과 그 상하의 일정 범위내에서 생존하고 있다. |
생물의 탄생과 그 영향 | -30억년 전부터 20억년 전 사이에, 광합성 생물이 바다와 대기에 많은 산소를 내뿜기 시작했다. 산소는 그 당시 대부분의 유기체에게 해로운 것이어서 <산소의 대학살>이 있었다. 화석은 지난 6억년 동안 총 11차례의 대멸종이 있었다는 사실을 알려주었다. 약 2억 5000만년 전의 고생대 말 폐름기에는 지구상 모든 종의 96%가 싹쓸이 사멸했다고 한다. -광합성의 초기 생물은 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하여 산소의 대학살을 가져왔으나 대신 진핵생물의 진화를 가능하게 했다. 또 어떤 유기체들은 탄소를 바다 밑으로 매장했는데, 오늘날 우리는 석탄, 석유, 천연가스 등 화석연료의 유체를 발굴하여 이용함으로써 에너지 소비를 증대시켰다. 그러나 그 대신 엄청난 속도로 이산화탄소를 대기로 되돌려놓고 있다. -생물권의 역사에 영향을 미친 것으로 가장 중요한 요인은 지구와 태양의 관계였을 것이다. 행성의 자전속도가 느리면 한쪽은 덥고, 다른 한쪽은 얼어붙을 것이다. 행성이 너무 크면 대기가 너무 두터워 태양빛이 관통하지 못할 것이고, 너무 작으면 중력이 약해 충분한 대기를 가지지 못할 것이다. -약 6억 5000만년 전, 공룡의 멸종은 멕시코 해안에 떨어진 약 12km의 소행성의 충돌 때문이라고 말한다. 소행성의 충돌은 태양빛을 차단하고 수년 동안 광합성과 식량생산을 하지 못하게 했을 것이다. 공룡에게는 매우 불행한 일이었지만, 공룡이 없는 세상에서 대신 포유류는 번성했다. 소행성이 조금 더 컸더라면, 혹은 30분 전후에 떨어져 지구와 충돌하지 않고 비껴갔더라면 어떻게 되었을까? -대륙판의 거대한 운동은 화산을 폭발시켜 엄청난 양의 온실가스(메탄과 이산화탄소 등)를 배출시켜 대기층의 산소를 감소시켜 지구 생물의 대규모 멸종을 초래했다. 2억 5000만년 전 폐름기에 대멸종이 있었다. 또한 대륙판의 배열은 지구의 기후를 변화시켜 여러 빙하시대를 거치게 했다. 그러나 기온급강하의 현상이 끝나고 5억년을 조금 넘은 시기에는 화산활동 등으로 기온이 오르기 시작하여 지구 생물의 갑작스러운 증식과 다양화의 <캄브리아 폭발>이 일어났다. |
초기인류의 출현 | -지금으로부터 700만년 전, 지구상 살아 있는 모든 것들은 단일한 유기체로부터 유래했다. 인간과 바나나, 인간과 챔팬지는 공통조상을 가지고 있다. 그래서 생물의 진화 계통을 나타내는 <생명의 나무>가 만들어진 것이다. -우리가 우리의 조상에 대해 알고 있는 것은 ⓵화석으로 방사성연대측정을 하고, ⓶여러 종들의 DNA를 비교한 유전학적 연대측정과 ⓷영장류 사회의 현대적 연구 등이다. 인간은 유전적으로 대형 유인원과 매우 가깝지만, 인간의 조상들은 공룡이 멸종한 이후 진화가 매우 빠르게 진행되어 초식자와 곤충포식자, 그리고 나무 위에 거주하는 영장류 등 온갖 종류의 새로운 포유류가 출현했다. 고래처럼 바다로 되돌아간 것도 있었다. 인간과 침팬지는 유전자의 98%가 동일하다. 현대 생물학은 인간과 침팬지가 700만년 전에 공통조상을 가지고 있었다고 확신한다. -수백만년 전 유인원 중에서 이족보행자가 나타나 집단을 이루어 더 멀리 보고, 더 멀리 여행하고, 손으로 도구를 만들어 자연으로부터 음식과 자원을 얻고 살았다. 어떤 시기에는 이족보행자가 30-40종이 있었던 것으로 보이지만, 오늘날에는 오직 인간, 하나의 종만 생존해 있다. 오스트랄로피테쿠스, 호모 하빌리스, 호모 에렉투스 등 나머지 종들은 모두 사멸했다. 200만년 전에 출현하여 3만년 전까지도 생존했던 호모 에렉투스는 호모 하빌리스보다 더 큰 두뇌와 인간만큼의 큰 키를 가졌으나, 그들의 석제도구는 100만년 동안 거의 변하지 않았다. -20만년 전과 10만년 전 사이에 유인원들은 진화했는데, 그 가운데 우리 조상의 종인 <호모 사피엔스>가 집을 짓고 도구를 만들고 옷을 지어 입고 가족을 부양하면서 생활하기 시작했다. 이들은 아프리카에서 출현하여 중동을 거쳐 모든 대륙으로 확산되었다. |